테슬라 AI칩 설계 마무리 단계…삼성전자 파운드리 실적 개선 시동

▲삼성전자가 미국 텍사스주 테일러시에 건설 중인 파운드리 제2공장 전경 (자료출처=삼성전자)

일론 머스크 테슬라 최고경영자(CEO)가 신형 인공지능(AI) 반도체 ‘AI5’ 설계가 막바지 단계라고 공개 선언했다. 이 칩은 지난해 삼성전자가 대만 TSMC의 독주 상황을 뚫고 공동 수주한 AI 반도체인 만큼 삼성 파운드리(위탁생산) 사업부에 대한 기대감이 커지고 있다. 그간 누적된 적자로 고전해온 삼성 파운드리는 이번 AI5 양산을 기점으로 가동률을 대폭 끌어올리며 파운드리 시장의 판도 변화를 예고하고 있다.

머스크 CEO는 18일(현지시간) 사회관계망서비스(SNS) 엑스(X·옛 트위터)를 통해 “AI5 칩 설계는 거의 완료됐다”며 “AI6 칩 설계도 초기 단계”라고 밝혔다. AI5 칩은 테슬라가 자율주행과 인공지능(AI) 데이터센터 등에 탑재할 차세대 AI 가속기 칩이다.

테슬라의 자율주행용 AI 칩은 세대별로 생산 파운드리가 달라져 왔다. AI4는 삼성전자, AI5는 TSMC가 맡았고, 차기 제품인 AI6는 삼성전자가 생산을 맡는 식이다. 지난해 7월 머스크 CEO는 삼성전자 파운드리 사업부가 AI6 생산을 맡게 될 것이라고 밝혔다. 해당 계약 규모는 약 165억 달러(약 24조 원)에 달한다. 이후 머스크 CEO는 AI5 역시 삼성전자와 TSMC가 함께 생산하게 될 것이라고 밝히며, 삼성전자의 AI5·AI6 생산 참여는 사실상 공식화됐다.

머스크 CEO는 “AI7, AI8, AI9도 계속 출시될 것”이라며 “설계 사이클을 9개월로 맞추는 것이 목표”라고 밝혔다. 설계 주기가 단축될 경우, 향후 삼성전자가 소화해야 할 물량은 더욱 늘어날 가능성이 크다. 특히 AI 수요가 빠르게 확대되고 TSMC의 선단 공정 대기 수요가 길어지는 상황을 고려하면 AI7 이후 제품 역시 삼성전자가 맡게 될 가능성이 높다는 관측이 나온다. 삼성전자는 테슬라 AI5·6 칩을 미국 텍사스주 테일러 공장에서 2나노미터(㎚·1㎚는 10억분의 1m) 공정으로 생산할 것으로 전망된다.

해당 공장은 테슬라와의 파운드리 계약을 기점으로 본격적인 증설에 착수했으며, 현재 장비 반입과 라인 구축이 진행 중이다. 삼성전자는 이르면 올해부터 테슬라 초도 물량을 만들고 2027년 대량 양산할 것으로 전망된다.

테슬라와의 추가 계약 가능성은 물론, 다른 글로벌 고객사의 수주 여부에 따라 테일러 팹의 증설 규모가 더 확대될 가능성도 거론된다. 업계에서는 삼성전자 파운드리가 미국 퀄컴과 2나노 공정을 활용한 위탁생산 협업 논의에 착수했다는 소식도 전해진다. 테슬라 수주를 계기로 삼성전자의 선단 공정 기술 신뢰도가 시장에서 재평가받고 있다는 분석이다. 그간 가동률과 수주 측면에서 다소 잠잠했던 테일러 팹에 테슬라를 시작으로 고객사들의 문의가 이어지고 있다는 점도 긍정적인 신호로 해석된다.

이에 따라 삼성전자 파운드리 사업의 수익성도 점진적으로 개선될 것으로 예상된다. 메모리 사업은 최근 업황 회복에 힘입어 실적 개선세를 보이고 있지만, 파운드리 부문은 아직 적자가 지속되고 있다.

SK증권 이동재 연구원은 “2나노 기준으로 웨이퍼 1만 장당 수주 금액이 600억 원 이상으로 추정된다”며 “올해 파운드리 실적 반등을 시작으로 2027년까지 개선 흐름이 이어질 것”이라고 전망했다.